วิชาการ.คอม-บทเรียนออนไลน์-การลำดับชั้นหิน | บทเรียน วิชาการ.คอม
วิทย์ทั่วไป
 

การลำดับชั้นหิน

สร้างเมื่อ 07 มิ.ย. 2554 15:19:59
  • ระดับม.5
  • 21,497 view

          การลำดับชั้นหิน
          โลกเมื่อกำเนิดขึ้นมาแล้วก็มีการเปลี่ยนแปลงไปตามกระบวนการและปรากฏการณ์ต่างๆ ทางธรณีวิทยาที่นักเรียนได้เรียนมาแล้วในบทก่อน   การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทำให้หินที่ปรากฏอยู่บนเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงทั้งรูปแบบและตำแหน่งที่ตั้ง
          จากหลักการพื้นฐานทางธรณีวิทยาที่เสนอว่า “ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นในปัจจุบันล้วนเคยเกิดขึ้นมาในอดีต” หรืออาจสรุปเป็นคำกล่าวสั้นๆ ว่าปัจจุบันคือกุญแจไขไปสู่อดีต นักเรียนจะได้ประสบการณ์เหล่านี้จากการทำกิจกรรม 3.2

          กิจกรรม 3.2 ลำดับชั้นของหิน
          1. สำรวจ สังเกต บันทึกลักษณะของการลำดับชั้นหินจากส่วนที่เป็นหน้าตัดของถนนหรือภูเขาในท้องถิ่น   หรือบริเวณใกล้เคียง หรือจากภาพ 3.5
          2. สังเกตลักษณะของหินอย่างละเอียด ทดสอบปฏิกิริยากรับกรดไฮโดรคลอริกบันทึกลักษณะของหินในแต่ละชั้นอย่างละเอียด
          3. ร่างหรือวาดภาพชั้นหินที่ได้จากการสำรวจและสังเกต
          4. สืบค้นข้อมูลเพื่อนำมาอภิปรายเกี่ยวกับลักษณะของหิน ชั้นหิน ลำดับเหตุการณ์การเกิดหินแต่ละชั้น   ตลอดจนความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นมาของชั้นหินกับลักษณะภูมิประเทศในปัจจุบัน
          -  หินแต่ละชั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร   ให้นักเรียนจินตนาการเหตุการณ์หรือสภาพแวดล้อม   ในช่วงเวลาของการเกิดหินแต่ละชั้น


 
ภาพ 3.5 ลักษณะการลำดับชั้นหินตะกอนจากชั้นหินล่าง (อายุมาก) ไปชั้นบน (อายุน้อย) ของชั้นหินทรายแป้ง ชั้นหินทรายสลับหินดินดาน และหินทราย


          ในสภาพปกติชั้นหินตะกอนที่อยู่ด้านล่างสะสมตัวก่อน   มีอายุมากกว่าชั้นหินตะกอนที่วางทับอยู่บนชั้นขึ้นมา จากภาพ 3.6 หินดินดานเป็นหินที่มีอายุมากที่สุด   หินปูนเกิดสะสมก่อนหินกรวดมน และหินทรายมีอายุน้อยที่สุด


 
ภาพ 3.6 ลำดับอายุของชั้นหินที่มีอายุมากซึ่งอยู่ด้านล่างขึ้นไปสู่หินอายุน้อยที่อยู่ด้านบน


          ต่อมาเมื่อเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงอาจเนื่องมาจากการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค แผ่นดินไหว หรือภูเขาไฟระเบิด ทำให้ชั้นหินที่อยู่ในแนวราบเกิดเอียงเทไปซึ่งในปัจจุบันเรามักจะพบชั้นหินที่มีการเอียงเทเสมอ ดังภาพ 3.7


 
ภาพ 3.7 ชั้นหินทราย สลับหินดินดาน และหินปูนที่มีมุมเทชันมาก และถูกบีบอัดเป็นรอยคดโค้งรูปประทุนหงาย หินที่อยู่ตรงกลางของรอยคดโค้ง (ก) จะมีอายุอ่อนที่สุด (ภาพจากสถานที่ริมถนนสายบ้านราหุล-ชัยภูมิ จังหวัดเพชรบูรณ์)


          นอกจากนี้โครงสร้างทางธรณีวิทยาที่ปรากฏอยู่ในหิน เช่น รอยเลื่อน รอยคดโค้งของชั้นหินและรอยชั้นไม่ต่อเนื่อง ดังภาพ 3.8 ก็สามารถอธิบายประวัติความเป็นมาของพื้นที่นั้นได้
 


ภาพ 3.8 การเปลี่ยนแปลงของชั้นหินเนื่องจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลก


          ดังนั้นจะเห็นว่าชั้นหิน รอยคดโค้ง รอยชั้นไม่ต่อเนื่องที่เกิดขึ้นในหิน   มีความสำคัญในการลำดับหินตะกอน   แต่ในกรณีที่ไม่มีชั้นหินและซากดึกดำบรรพ์ที่ปรากฏให้เห็น   จะต้องนำโครงสร้างทางธรณีที่เกิดขึ้นในหินทุกชนิดที่เกิดร่วมกันมาพิจารณาหาความสัมพันธ์ เช่น มีหินอัคนีแทรกดันตัดผ่านหินตะกอน   ชั้นหินตะกอนที่ถูกหินอัคนีตัดแทรกจะมีอายุแก่กว่าหินอัคนีชุดนั้นเสมอ   ดังนั้นถ้าเราทราบอายุของหินอัคนีเราก็จะทราบอายุหินตะกอน   และในทำนองเดียวกันถ้าเราทราบอายุหินตะกอนโดยศึกษาจากอายุของซากดึกดำบรรพ์เราก็จะสามารถประมาณอายุหินอัคนีได้เช่นกัน
          นอกจากนั้นรอยเลื่อยรูปแบบต่างๆ ที่ปรากฏอยู่ในชั้นหิน   ทำให้ชั้นหินเอียงเทและเคลื่อนออกจากตำแหน่งเดิม   ก็สามารถที่จะนำมาใช้เป็นหลักฐานในการลำดับชั้นหินได้


ภาพ 3.9 ตัวอย่างการลำดับชั้นหินตามลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของชั้นหิน


          ลำดับการเกิดของหินตามลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาจากภาพ 3.9 หินชีสต์เป็นหินที่เกิดขึ้นก่อนหินชนิดอื่นและอายุมากที่สุด   ต่อมามีหินแกรนิตแทรกดันหินชีสต์ขึ้นมา   แม่น้ำไหลผ่านพาตะกอนมาสะสมทับถมวางตัวแบบรอยชั้นไม่ต่อเนื่องบนหินแกรนิตและหินชีสต์ (1) หลังจากนั้นเมื่อเปลือกโลกเคลื่อนที่ทำให้ชั้นหินตะกอนเกิดการเอียงเท   จนกระทั่งเมื่ออากาศเปลี่ยนแปลง   อาจมีน้ำหลากน้ำท่วมทำให้เกิดการสะสมตะกอน   ในแนวราบซ้อนกันเป็นชั้นหิน ข โดยทับอยู่บนกลุ่มหิน ก ในลักษณะรอยชั้นไม่ต่อเนื่องอีกหลายครั้งตามแนวหมายเลข (2), (3), (4) และ (5) ตามลำดับ   ต่อจากนั้นชั้นหินตะกอนซึ่งมีลักษณะอ่อนกว่าก็จะถูกน้ำกัดเซาะเข้าไปเป็นบริเวณกว้าง   ชั้นหินพังทลายลงจนมีลักษณะเป็นเหมือนที่ราบสูง   แม่น้ำจะกัดเซาะพื้นที่นี้ลดลงเรื่อย ๆ ทำให้หินแกรนิต หินชีสต์ ที่คงทนต่อการกัดเซาะได้มากกว่าโผล่ให้เห็นอยู่ 2 ฝั่งแม่น้ำ ดังภาพ 3.9
- รอยชั้นไม่ต่อเนื่องเกิดขึ้นได้อย่างไร

         กิจกรรม 3.3  
          นักเรียนวิเคราะห์   และอภิปรายการเรียงลำดับชั้นหิน   และเปรียบเทียบอายุของชั้นหินจากภาพ 3.9
         - ถ้าในชั้นหินชั้นที่ (3) พบซากดึกดำบรรพ์ของหอยซึ่งมีอายุประมาณ 240 ล้านปี   ชั้นหินที่อยู่บนสุด (5) จะมีอายุประมาณเท่าใด
- จากลำดับชั้นหินดังในภาพ   มีเหตุการณ์ใดทางธรณีวิทยาเกิดขึ้นบ้างทราบได้อย่างไร
         นักเรียนจะเห็นว่าการศึกษาธรณีประวัติ   นอกจากจะทำให้เรารู้ความเป็นมาของแผ่นดินที่เราอาศัยอยู่แล้ว   ผลจากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์   และการลำดับชั้นหินให้เป็นหมวดหมู่ตามอายุของซากนั้น   ทำให้สามารถจำกัดขอบเขตของหินให้ชัดเจนขึ้น   ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการนำข้อมูลเหล่านี้ไปใช้ในการวางแผนพัฒนา   และการใช้ประโยชน์จากพื้นที่ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม   และยังใช้ในการสำรวจหาทรัพยากรธรณี   ทั้งนั้นเพราะหินแต่ละช่วงอายุเกิดในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันและมีทรัพยากรธรรมชาติต่างกันไปด้วย
          จากบทเรียนที่ได้นำเสนอมา   นักเรียนจะเห็นว่าการลำดับชั้นหินเป็นการวบรวมข้อมูลทางธรณีวิทยาเกือบทุกทางมาใช้ศึกษา วิเคราะห์ และประเมินศักยภาพของพื้นที่ ณ บริเวณใดบริเวณหนึ่ง สำหรับข้อมูลทางธรณีวิทยาของประเทศไทยตั้งแต่ยุคแรกจนถึงปัจจุบัน   ได้มีการสำรวจและศึกษาอย่างเป็นระบบข้อมูลที่ได้จากการศึกษาส่วนมากจะอยู่ในรูปของแผนที่ธรณีวิทยาและรายงาน


         กิจกรรม 3.4 ศึกษาข้อมูลทางธรณีวิทยา
         1. ศึกษา วิเคราะห์ และแปลความหมายแผนที่ธรณีวิทยามาตราส่วน 1:250,000 บริเวณท้องถิ่น   หรือบริเวณที่ตั้งโรงเรียน
         2. อภิปรายเกี่ยวกับประโยชน์ที่ได้รับจากข้อมูล
         3. รวบรมข้อมูลที่ได้จากการศึกษาและนำเสนอในรูปรายงาน
 


ลักษณะของหอยวงช้าง  (แอมโมนอยด์  จากอำเภอหนองไผ่  จังหวัดเพชรบูรณ์)


           ตัวอย่างกรณีศึกษนักธรณีวิทยาใช้หลักฐานต่างๆ ดังกล่าวแล้ว   มาเป็นข้อมูลในการอธิบายว่าพื้นที่จังหวัดลำปางในปัจจุบัน   เมื่อหลายล้านปีก่อนเคยเป็นทะเล ด้วยเหตุผลต่อไปนี้
          ธรณีวิทยาบริเวณภูเขาด้านตะวันตกของจังหวัดลำปางพบหินหลายชนิด ได้แก่ หินทรายแป้ง หินทราย หินกรวด และหินปูน  ซึ่งเกิดสลับกัน 2 ช่วง โดยมีหินทราย   หินกรวดมนสีแดงปิดทับอยู่บนสุด   และพบซากดึกดำบรรพ์ได้แก่   หอยกาบคู่และหอยงวงช้าง (แอมโนนอยด์) สะสมอยู่ในชั้นหิน
          จากลักษณะของหินและซากดึกดำบรรพ์แสดงว่าสภาพแวดล้อมในการสะสมตะกอนเป็นทะเลน้ำตื้นในช่วงแรก   แล้วแผ่นไปสู่ทะเลลึก และเปลี่ยนเป็นทะเลตื้นใกล้ชายฝั่งอีกครั้งหนึ่ง   ซึ่งอายุการสะสมตะกอนอยู่ในช่วงอายุประมาณ 250-210 ล้านปี   หลังจากที่มีการสะสมตะกอนจากทะเล   มีการแข็งตัวของตะกอนทำให้บริเวณนี้ตื้นขึ้น   ต่อจากนั้นเปลือกโลกบริเวณนี้มีการเคลื่อนที่   และมีการระเบิดของภูเขาไฟ   ทำให้พื้นที่นี้ยกตัวสูงขึ้นเป็นภูเขาดังที่พบเห็นในปัจจุบัน
 

          กิจกรรม 3.5 ย้อนอดีตที่ราบภาคกลางตอนล่าง
          1. วิเคราะห์ข้อมูลที่นักธรณีวิทยาสำรวจพบดังนี้
                1.1   จากการขุดดินในเขตกรุงเทพฯและปริมณฑล   พบว่าใต้ผิวดินประมาณ 1-2 เมตรลงไปจนถึงดินที่ลึกประมาณ 2-20 เมตร   จะมีลักษณะเป็นดินเหนียวอ่อนนุ่มสีเทาถึงเทาปนเขียว มีรากหอยทะเล ซากพืชปนอยู่ นักธรณีวิทยาเรียกชื่อดินนี้ว่า ดินเหนียงกรุงเทพ (Bangkok Clay)
               1.2   ถ้าขุดลึกลงไปใต้ดินเหนียวกรุงเทพจะพบดินเหนียวเนื้อแน่นแข็งสีน้ำตาลแดงถึงส้ม พบชั้นทราย ชั้นกรวดสลับกันหลายชั้น   ดินชั้นนี้จะมีความลึกตั้งแต่ประมาณ 20-600 เมตร   ขึ้นอยู่กับความสูงต่ำของหินฐานราก   และเป็นแหล่งน้ำบาดาลที่สำคัญ
          2. อภิปรายและตั้งสมมติฐานอะไรเพื่อยืนยันว่าที่ราบภาคกลางตอนล่าง   เป็นพื้นที่ที่มีการสะสมตะกอนยุคสุดท้ายทางธรณีวิทยาที่มีอายุตั้งแต่ประมาณ 6,000-800 ปี่ผ่านมา


 

          ชั้นดินเหนียวเนื้อแน่นมีจุดประสีน้ำตาลแดงแสดงถึงสภาพแวดล้อมที่เปิดโล่ง วางตัวบนรอยชั้นไม่ต่อเนื่อง   อยู่ใต้ชั้นดินเหนียวทะเลกรุงเทพฯ ที่มีเปลือกหอยทะเลอายุ 7,000-800 ปีปนอยู่  (บ่อดินวัดกิ่งแก้ว เขตลาดกระบัง กรุงเทพฯ)
-  การใช้ประโยชน์จากพื้นที่ในที่ราบภาคกลางควรใช้อย่างไร   เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุด   เหมาะสมกับลักษณะพื้นที่ และปลอดภัยจากภัยพิบัติทางธรณี

กิจกรรมเพิ่มเติม
1. สำรวจพื้นที่ในท้องถิ่นของนักเรียนว่า   ปัจจุบันมีลักษณะอย่างไร เช่น เป็นที่ราบต่ำ แอ่ง เนินเขา หรืออื่นๆ
2. วางแผนเพื่อหาวิธีการศึกษาข้อมูลในการอธิบายว่า   พื้นที่ที่สำรวจนี้ในอดีตควรมีสภาพอย่างไร   และอธิบายกระบวนการทางธรณีที่ทำให้พื้นที่ดังกล่าวเปลี่ยนแปลงไปจนมีสภาพดังที่พบเห็นในปัจจุบัน

คำถามท้ายบท
1. นักวิทยาศาสตร์ทราบได้อย่างไรว่าครั้นหนึ่งบนโลกมีไดโนเสาร์อาศัยอยู่
2. เพราะเหตุใดเราจึงไม่ค่อยพบซากดึกดำบรรพ์ในกลุ่มหินอัคนี   และหินแปร
3. ซากดึกดำบรรพ์ที่ค้นพบสามารถบอกอะไรแก่เราได้บ้าง
4. ซากดึกดำบรรพ์ที่ดีและบ่องชี้อายุหินได้ชัดเจนควรเป็นอย่างไร   อธิบายพร้อมยกตัวอย่างเท่าที่ทราบ
5. การลำดับชั้นหินและซากดึกดำบรรพ์ที่พบ   มีความสำคัญอย่างไรกับการศึกษาความเป็นมาของโลก
6. ถ้านักเรียนสำรวจพบซากดึกดำบรรพ์ของปะการังบนยอดเขาแห่งหนึ่ง   นักเรียนมีความเห็นเกี่ยวกับการกำเนิดของภูเขานั้นอย่างไร   จงอธิบาย
 




จำไว้ตลอด